Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние сульфатации алюмооксидных катализаторов на их активность в реакции гидролиза сероуглерода Анисуззаман С. М.

Влияние сульфатации алюмооксидных катализаторов на их активность в реакции гидролиза сероуглерода
<
Влияние сульфатации алюмооксидных катализаторов на их активность в реакции гидролиза сероуглерода Влияние сульфатации алюмооксидных катализаторов на их активность в реакции гидролиза сероуглерода Влияние сульфатации алюмооксидных катализаторов на их активность в реакции гидролиза сероуглерода Влияние сульфатации алюмооксидных катализаторов на их активность в реакции гидролиза сероуглерода Влияние сульфатации алюмооксидных катализаторов на их активность в реакции гидролиза сероуглерода
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Анисуззаман С. М.. Влияние сульфатации алюмооксидных катализаторов на их активность в реакции гидролиза сероуглерода : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.13.- Москва, 2001.- 145 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/87-X

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Активность и дезативация катаизаторов в процессе конверсии сероводорода на установках Клауса (обзор литературы) 8

1.1. Технология утилизации H2S методом Клауса 8

1.2. Природа активности катализаторов в реакциях Клауса и гидролиза COS и CS2 11

1.3. Каталитические конвертора и подход к выбору оптимальных катализаторов для каждого из них 17

1.3.1.Проблемы катализаторов процесса Клауса 17

1.3.2.Катализаторы первого конвертора 18

1.3.3.Катализаторы второго конвертора 20

1.3.4.1уатализаторы третьего конвертора 22

1.3.5. Катализаторы процесса "Сульфрен" 22

1.4. Дезактивация катализаторов процесса Клауса: (причины и механизм) 23

1.4.1. Сульфатирование катализаторов 29

1.4.2. Зауглероживание катализаторов 34

1.4.3. Отложение серы на катализаторе 35

1.5. Разработка и применение новых кализаторов реакции Клауса и гидролиза COS и CS2 41

1.6. Проведение регенерации катализаторов и очистка хвостовых газов 52

1.6.1. Проведение регенерации катализаторов для процессов Клауса и "Сульфрен" 52

1.6.2. Усовершенствование процесса доочистки хвостовых газов по методу "Сульфрен" 54

1.7. Методы определения каталитической активности 57

Глава II. Объекты и методы исследования 62

2.1. Цели и задачи эксперимента 62

2.2. Объекты исследования 62

2.3. Характеристики исходных веществ использованных в эксперименте 64

2.4. Методики проведения эксперимента 67

2.4.1. Методика проведения реакции гидролиза CS2 для определении активности алюмооксидного катализатора 67

2.4.2. Методика процесса сульфатации катализатора 70

2.4.3. Методика восстановления сульфатов сероводородом 73

2.4.3. Методика восстановления сульфат - иона элементарной серой 77

2.5. Аналитические методы, используемые в эксперименте 80

2.5.1. Определение концентрации сероводорода в газе йодометрическом методом 80

2.5.2. Определение концентрации сероуглерода ксантогенатним методом 83

2.5.3. Определение концентрации SO2 в газе 86

2.5.4. Методика определения сульфат - иона в пробе катализатора в процессе сульфатации. 87

Глава III. Закономерности реакции гидролиза CS2 на свежем катализаторе 96

Глава IV. Изучение реакции гидролиза CS2 на засульфатированном и регенерированном катализаторах 103

4.1. Изучение процесса гидролиза CS2 на засульфатировнных образцах катализаторов 104

4.2. Изучение процесса гидролиза CS2 на регенерированных катализаторах, содержащих остаточные сульфаты 109

Глава V. Кинетические закономерности реакции восстановлении сульфатов парами серы 125

Общие выводы 133

Список литературы 135

Каталитические конвертора и подход к выбору оптимальных катализаторов для каждого из них

Работа установок Клауса производства элементарной серы может быть значительно улучшена переходом на стойкие к отравлению катализаторы. Дезактивация катализаторов может вызываться углеродистыми отложениями (закоксовывание), конденсацией паров серы, термической и гидротермической деградацией и образованием сульфатов. Отравление сульфатами приводит к резкому падению активности, а степень дезактивизации промышленных катализаторов может изменяться в широких пределах. Потеря активности алюмооксидных и бокситных катализаторов примерно пропорциональна концентрации сульфатов на единицу доступной удельной поверхности катализатора. Снижение степени превращения проявляется по отношению ко всем сернистым соединениям, обычно присутствующим в газовом потоке (сероводород, сероокись углерода, сероуглерод). Для повышения общего извлечения серы из газов можно контролировать многие показатели работы установок Клауса, например, точность поддержания отношения "сероводород : сернистый ангидрид", эффективность работы конденсаторов серы, точность регулирования систем повторного подогрева технологического газа, оптимальную температуру в реакторе. Эти показатели сравнительно устойчивы, но есть и непрерывно меняющийся показатель, требующий постоянного контроля: активность катализатора и ее стабильность во времени. Даже если катализатор обладает в промышленном реакторе высокой начальной активностью, она снижается при работе и оказывается недостаточной по различным причинам, которые можно разделить на две группы. К первой относятся причины, вызывающие необратимую потерю активности катализатора, которые меняют основные структурные свойства катализатора. Они уменьшают эффективную поверхность катализатора вследствие термического или гидротермического старения, спекания или истирания. Ко второй группе относятся причины, вызывающие обратимую потерю активности. Они включают отравление вследствие закоксовывания, конденсации серы и сульфатирования.

При этом сокращается количество активных центров в катализаторе за счет либо химической реакции, либо осаждения на них блокирущих веществ. Такое отравление носит обычно обратимый характер, хотя регенерация катализатора, проводящаяся при этом может также привести к потере активности. Рассмотрим различные проблемы, с которыми приходится неизбежно сталкиваться при выборе катализатора процесса Клауса в первом конверторе. Технологический газ, поступающий в каталитические конверторы, содержит не только такие компоненты, как : H2S, S02, N2, С02, 02, пары серы и воды, но и также COS, CS2, Н2, СО. Последние соединения образуются в термической ступени за счет побочных реакций. Установлено, что Н2 будет образовываться тем в большем количестве, чем выше температура в печи, COS и CS2 образуются в печи в зависимости от содержания H2S, С02 и углеводородов в кислом газе; свободный водород вызывает образование СО и С02. Таким образом, выходящий из печи кислый газ содержит в разных количествах различные примеси, например: % об. Н2 « 2,0; СО «0,5-1,5; COS « 0,2 - 0,6; CS2 « 0,2. Количество образующихся серооксида углерода и сероуглерода увеличивается с возрастанием содержания углеводородов в потоке, поступающим на установку Клауса. Образование их можно уменьшить, но не предотвратить полностью, снизив содержание углеводородов, так как они могут образовываться и за счет реакции с присутствующим диоксидом углерода. Хотя содержание сероводорода и серооксида углерода на входе в каталитические конверторы значительно меньше, чем сероводорода, эффективное их разложение достигается гораздо труднее. В результате они составляют весьма значительную часть общего содержания серы в отходящем газе. Поэтому, чтобы достигнуть высокого общего уровня превращения серы, необходимо обеспечить эффективное их превращение в каталитических конверторах. Термодинамические соображения показывают возможность почти 100%-го разложения серооксида углерода и сероуглерода даже в условиях, при которых реакция сероводорода с сернистым ангидридом протекает со степенью превращения значительно ниже 100%.

Следовательно, разложение этих соединений лимитируется активностью катализатора. В дальнейшем в ходе "Клаус - процесса" Н2 и СО остаются в отходящих газах, a COS и CS2 необходимо гидролизовать, так как именно они могут составлять до 50% сернистых выбросов в дымовых газах. Катализатор для первого конвертора выбирается таким образом, чтобы превратить все серосодержащие соединения газового потока в серу. При этом на нем с разной степенью эффективности могут идти следующие основные реакции: В отличие от реакции (1.8) реакциям (1.9-1.12 ) способствуют высокие температуры. Процесс гидролиза протекает достаточно эффективно только при температурах выше 350С, поэтому первый конвертор должен работать при высоких температурах, поскольку в нем решается проблема разложения COS и CS2. Чтобы достичь эффективности гидролиза COS и CS2 более 95%, применяют специальный катализатор и конвертор эксплуатируют в температурном режиме 350 - 370 С. При этом сульфатирование катализатора (реакция 1.13) будет незначительным. Однако, необходимо отметить, что катализаторы на основе оксида алюминия весьма чувствительны к сульфатированию. Хотя образование сульфата в первом конверторе незначительно, степень гидролиза COS и CS2 без применения специальных катализаторов после нескольких месяцев работы составляет всего 30-40%. Поэтому исключение 02 из газа является первой мерой для поддержания активности катализатора. Для того, чтобы весь кислород прореагировал в термической ступени, все усилия должны быть направлены на совершенствование конструкции горелок, выбор правильных режимов работы и на поддержание точного соотношения воздух : кислый газ. Однако, практически не удается избавиться от небольших количеств кислорода, поэтому используют специальный катализатор для удаления 02 из технологического газа в качестве первого слоя для защиты лежащего под этим слоем другого катализатора.

Разработка и применение новых кализаторов реакции Клауса и гидролиза COS и CS2

Сера, получаемая из сероводорода, который извлекается при очистке природного газа, производится в установках Клауса согласно реакциям: Процесс разделен на две отдельные стадии - термическую и каталитическую. Основное назначение термической ступени заключается в сжигании H2S при 900-1200С, осуществляемое в печи. Затем газообразная смесь H2S и S02 в соотношении 2 : 1 проходит через два или три каталитических конвертора, где происходит реакция (1.32) с извлечением серы после каждого конвертора и снижением температуры в последующих конверторах. В термической ступени процесса Клауса получают около 50 - 60% от общего количества извлекаемой серы. Если извлекается меньшее количество серы, то возрастает нагрузка на каталитические ступени, и вследствие высокой концентрации H2S происходит повышенный разогрев катализатора, в результате чего снижается конверсия. Многие важнейшие вопросы химии и технологии крупнотоннажного производства серы из сероводорода подробно рассмотрены в работах[54, 78-87], где обобщен накопленный отечественный и зарубежный опыт промышленной эксплуатации установок Клауса. Реакции (1.30-1.32) дают общее предоставление о ходе процесса. Фактически, при высокой температуре в реакционной печи термической ступени протекает множество побочных химических реакций, в том числе с образованием COS и CS2, так как поступающий в термическую ступень кислый газ содержит некоторое количество углеводородов, углекислый газ и другие компоненты: Сероуглерод может вступать во взаимодействие с водяными парами и диоксидом серы:

Протекание этих реакций в печи является неизбежным. Количество образовавшихся COS и CS2 зависит от содержания в кислом газе H2S, углеводородов и от температуры печи. Обычно объемная доля побочных продуктов составляет (в %): Н2- 2; СО - 0,5%; COS - 0,5 - 2; CS2- 0,2 - 0,5. Удаление COS и CS2 представляет серьезную проблему, так как эти соединения могут составлять более 50% потерь серы с хвостовыми газами. Уменьшение образование COS и CS2 можно достичь: путем изменения конструкции печи и горелки, увеличением концентрации H2S в кислом газе, предварительным подогревом кислого газа и воздуха. Все эти меры технически осуществимы, но стоят дорого. Наиболее эффективный и экономичный путь решения проблемы - применение более совершенных катализаторов в первом конверторе, где углерод- и серусодержащие соединения подвергаются гидролизу при температуре 300-350 С (реакции 1.9 и 1.10) На последующих каталитических ступенях, при более низких температурах, гидролиз COS и CS2 остается неизменным. Степень гидролиза при температуре первых каталитических реакторов может достигать для COS-90%, а для CS2 -70-75%. Для повышения производительности установок Клауса по сере и улучшения экологической обстановки необходимо использовать подходящие катализаторы, обладающие высокой активностью в реакции Клауса и гидролиза углерод - и серу содержащих соединений. При выборе наилучшего катализатора для процесса Клауса, как известно, принимают во внимание следующие факторы: физическая форма частиц, механическая прочность, каталитическая активность в сочетании с гидротермальной стабильностью, а также сохранение активности катализатора в присутствии кислорода. Первоначально в качестве катализаторов широко применялись дешевые природные бокситы, состоящие в основном из оксидов алюминия и железа, а также примесей кремнезема (Si02), оксидов титана (ТЮ2), кальция (СаО), магния (MgO), фосфора (Р205) и др. Однако, бокситы имеют ряд недостатков: непостоянство состава, низкая удельная поверхность, нерегулярный размер пор, вследствие чего бокситы неустойчивы в работе и быстро дезактивируются. В связи с этим, вместо бокситов стали применять алюмооксидные катализаторы на основе у- формы, как более устойчивой и химически более активной по сравнению с другими кристаллическими модификациями оксида алюминия((3, г, а, \/, %, ,). В настоящее время катализаторы на основе у -А1203 составляют с свыше 90% от общего объема производства катализаторов Клауса. В табл 1.2 приведены основные физико-химические характеристики наиболее распространенных промышленных алюмооксидных катализаторов. Все катализаторы, представленные в табл. 1.2, являются преимущественно у-модификациями А1203, содержат более 90% А1203 и имеют следующие характеристики: удельная поверхность- 260-350 м2/г, насыпной вес- 0,65-0.8 г/см , объем пор - 0,4-0,5 см7г. Все они обладают высокой механической прочностью и активностью в реакциях Клауса и гидролиза сернистых соединений.

Однако, в присутствии кислорода, или даже при кратковременном попадании его в технологический газ, гидролизующая активность А12Оз резко снижается и даже происходит полная дезактивация катализатора. Поскольку избежать присутствия в технологическом газе установок Клауса примесных количеств кислорода на практике затруднительно, с средины 70-х годов дополнительно к основному слою катализатора стали применять защитный слой, содержащий модифицированный различными добавками катализатор, предназначенный для удаления кислорода. Связывание 02 может происходить двумя путями: 1.3а счет ускорения реакции окисления H2S, с тем, чтобы она протекала быстрее, чем реакция S02 + 0,502 -» S03 с последующим образованием сульфата алюминия. Это достигается, например, введением в алюмооксидные катализаторы сульфата железа. 2.Введение в катализатор таких добавок как гидроксиды щелочноземельных металлов, которые образуют сульфат с большей скоростью, чем А1203, вследствие чего сам активный компонент катализатора остается свободным от сульфатов в течение длительного времени. Катализаторы защитного слоя были разработаны ведущими французскими и японскими фирмами. Прежде всего- это катализатор AM фирмы "Рон - Пуленк", который используется в качестве защитного лобового слоя и предохраняет основной слой катализатора от сульфатации. В состав катализатора входит обычная у-А1203 (CR), пропитанная сульфатом железа [88]. В табл. 1.3 приведены физико-химические характеристики катализаторов защитного слоя. Как видно из таблицы они содержат 90-95% у-А1203, имеют одинаковую удельную поверхность- 250 - 280м2/г, и насыпную плотность- 0,75 - 0,8 г/см3. Рассмотрим показатели работы катализаторов на основе активного оксида алюминия, достигаемые при их использовании на промышленных установках получения серы. Опыт промышленного использования французских катализаторов CR и DR показал, что они обладают высокой начальной активностью, а также стабильностью при отсутствии кислорода в технологическом газе. При наличии в технологическом газе кислорода (более 1000 ррт) выход элементарной серы резко снижается (табл. 1.4) [8].

Методика проведения реакции гидролиза CS2 для определении активности алюмооксидного катализатора

Методика предназначена для определения характеристик промышленных и опытных образцов катализаторов в условиях работы каталитических ступеней процесса Клауса. Активность катализатора в процессе Клауса как правило определяется величиной конверсии сероводорода в основной реакции Клауса: где, п - индекс модификации серы (п = 1, 2, 6, 8 ) Однако, активность катализатора в том же процессе Клауса можно определить величиной степени гидролиза сероорганических соединений, в данном случае CS2. Отличительной особенностью методики является более раннее обнаружение признаков старения образца катализатора. — проточный интегральный реактор для испытания катализаторов; — склянка для обезвреживания газового потока, выходящего из реактора- барботажный сосуд емкостью 0,5 дм3, заполненный IN раствором едкого натрия; — редуктор азота, тип PC 250-58; — баллон с азотом особой чистоты; — ампулы с CS2; — масло вакуумное; — электронный потенциометр ЭПП - 09; — вентили тонкой регулировки ВРТ - 2, ТУ 25-05-2693-80; — реометры стеклянные, заполненные водой; — секундомер по ГОСТ 8.423-81; — набор сит завода "физприбор"; — склянки с нижнем тубусом, емкостью 1 л, Зл; — газовые часы; — натр едкий; — теірмометр; "— печь электрическая для обгрева реактора (нихромовая обмотка, изолированная асбестом); — электролизер. Установка для испытания катализаторов (рис.2.1) состоит из обогреваемого реактора, который изготовлен из нержавеющей стали, имеет внутренний диаметр 30 мм, высоту 500 мм. В реактор помещался испытуемый образец катализатора, блока подготовки газов, включающего такие потоки, как азот особой чистоты; сероуглерод; углекислый газ; пары воды и подогревателя газового потока и анализаторного блока, включающего склянку для обезвреживания потока выходящего из реактора обогреваемого пробоотборника для анализа газовой смеси без конденсации паров воды. Регламентируемые показатели режима работы установки Испытуемый катализатор загружают в реактор. Соединяют все узлы установки и проверяют ее герметичность и начинает продувку азотом. Через 5 мин. от после начала продувки включают обогрев всех печей, повышают температуру в реакторе до заданного значения и выдерживают катализатор при этой температуре в течение 1 часа. После этого затем включают электролизер.

Подача водяного пара осуществляется вытеснением воды из бюретки газами из электролизера. Расход водяного пара задается величиной тока, протекающего через электролизер и контролируется по изменению уровня жидкости в бюретке. Затем газовый поток нужного состава направляют мимо реактора и проводят химический анализ до тех пор, пока содержание заданных компонентов не достигнет желаемых значений. После этого газовый поток переключают на реактор. Контроль за расходом газа В Ї»ЄИТИЛЯ цню осуществляют с помощью реометров. Управление температурными режима производят с помощью ЛАТР. Рис. 2.1 Схема лабораторной установки для изучения реакции гидролиза сероуглерода на алюмооксидных катализаторах 1- баллон с С02; 2- вентиль тонкой регулировки; 3- баллон с N2; 4- расходомер; 5- сатуратор; 6- смеситель; 7- ротометр; 8- блок управления; 9-электролизер; 10-испаритель; 11-реактор; 12-ЛАТР; 13-термометр Исходную газовую смесь анализируют на содержание CS2, по ксантогенатной методике [116].

Содержание H2S определяется йодометрическим методом [116]. — проточный интегральный реактор для испытания катализаторов; — склянка для обезвреживания газового потока, выходящего из реактора — барботажный сосуд емкостью 0,5 дм , заполненный IN раствором едкого натрия; — печи электрические для обогрева реактора (нихромовая обмотка изолированная асбестом) для нагрева испарителя; — воздуходувка; — редуктор азота, тип PC 250-58; — баллон с азотом особой чистоты; — баллон с диоксидом серы; — баллон с кислородом; — электронный потенциометр ЭПП-09; — вентили тонкой регулировки ВРТ-2, ТУ 25-05-2693-80; — реометры стеклянные, заполненные керосином; — секундомер по ГОСТ 8.423-81; — набор сит завода "Физприбор"; — натр едкий; — газовые часы; — термометр Схема установки для испытания катализаторов представлена на рис.2.1. Установка состоит из обогреваемого реактора, который изготовлен из нержавеющей стали, имеет внутренний диаметр 30 мм, высоту 500 мм. В

Изучение процесса гидролиза CS2 на регенерированных катализаторах, содержащих остаточные сульфаты

Образование сульфатов и их восстановление в каталитических реакторах установок Клауса - процесс обратимый в том смысле, что сульфат алюминия образуется в присутствии 02 и S02 и, одновременно, восстанавливается в реакционном газе H2S и парами серы. Обычно, на установках Клауса для восстановления сульфатов повышают концентрацию H2S с одновременным повышением температуры. В процессах "низкотемпературного" Клауса, например в процессе "Сульфрен", специально добавляют H2S в циркуляционный поток газов регенерации. Содержание H2S в циркулирующем паро -газовом потоке достигает при этом 12 - 15% об. В процессе восстановления сульфатов концентрация H2S в циркулирующем потоке снижается до 5 - 8% об. и в конце цикла регенерации этот поток сбрасывается в коллектор неочищенного газа, поступающего на установку "Сульфрен", что приводит к нарушению соотношения H2S к S02 и избыточный H2S проходит в печь дожига, увеличивая выброс S02 в атмосферу. Аналогичная ситуация наблюдается при восстановлении сульфатов в каталитических реакторах установки Клауса путем увеличения концентрации H2S выше стехиометрической - это так же приводит к уменьшению выхода серы, т.е. к повышению выбросов S02 в атмосферу. В табл. 4.6 приведены экспериментальные данные по конверсии C.S2 в H2S на образцах катализаторов CR и А 2 - 5 с пониженным содержанием сульфатов. Снижение содержания сульфатов достигнуто за счет их частичного восстановления сероводородом.

Сравнение значений конверсии CS2 (табл. 4.1 и 4.6) на засульфатированных и частично регенерированных образцах катализаторов свидетельствует о возможности восстановления их каталитической активности в реакции гидролиза. Для рассмотрения кинетических закономерностей реакции гидролиза CS2 на регенерированном катализаторе, содержащим остаточные количества сульфатов по аналогии со свежим катализатором были рассчитаны: время контакта, т, с; изменение концентрации CS2 на катализаторе, ACcs2, г/нм3; скорость реакции гидролиза CS2 на регенерированном катализаторе , гРЕГ, (г с)-1 по уравнениям (3.1- 3.3, глава III). Константа скорости реакции рассчитывалась по уравнению 3.4 (глава III). Полученные результаты обработки экспериментальных данных представлены в табл. 4.7 и 4.8 Для оценки влияния сульфатации на скорость протекания реакции гидролиза CS2 на регенерированном катализаторе, содержащим остаточное количество сульфатов, рассчитывались значения коэффициента Z по уравнению 4.2. Влияние регенерации засульфатированных образцов катализаторов CR и А 2-5 на кинетику гидролиза CS2 приведено в табл. 4.9 и 4.10. Принимая, что порядок реакции по CS2 и энергия активации на регенерированном катализаторе сохраняются такими же, как и на исходном (незасульфатированном), экспериментально определенные значения Kt для регенерированных катализаторов пересчитывались на температуры 340 С и 150 С для катализаторов CR и А 2-5 , соответственно, чтобы оценить влияние регенерациии на активность этих катализаторов в условиях их эксплуатации на установках Клауса, как это было сделано в разделе 4.1. настоящей главы. При этом, хотя физическая удельная поверхность катализатора остается той же, что и у исходного катализатора, можно говорить об уменьшении его "эффективной" поверхности, т.е. активность засульфатированного или частично регенерированного катализатора эквивалентна активности свежего катализатора с "эффективной" удельной поверхностью (8эфф.) равной: где: S св. - удельная поверхность незасульфатированного катализатора. коэффициент активности и значения "эффективной" удельной поверхности, т.е. на эффективность конверсии CS2 для катализаторов CR и А 2-5 представлены в табл. 4.11 и 4.12. от содержания сульфатов (Cscw) в катализаторе CR при 340 С и катализаторе А2-5 при 150 С. Рис.4.1 Зависимость коэффициента потери активности (Z) от содержания сульфатов (Cso4) в катализаторе CR при 340 С и катализатора А2-5 при 150 С. Из результатов, полученных при изучении гидролиза CS2 на свежих катализаторах видно, что на катализаторе CR реакция протекает в кинетической области (Е = 37,2845 кДж/моль), а на катализаторе А 2-5 во внутридиффузионной области (Е = 18,136 кДж/моль). В соответствии с этим, и влияние сульфатации на потерю их активности сказывается в большей степени именно на катализаторе CR, что видно из рис. 4.1 Из табл. 4.11 и 4.12 видно, что тот же характер зависимостей сохраняется и при пересчете массовой концентрации сульфатов на удельную поверхностную концентрацию, выраженную в мг.молях сульфатов на м2 поверхности катализатора. В качестве примера применения полученных кинетических уравнений был рассмотрен процесс гидролиза CS2 на свежем и засульфатированных образцах катализатора CR при 340 С и 240 С, т.е. в условиях 1 - го и 2 - го реактора установки Клауса, соответственно, и катализатора А 2-5 при 150 С т.е. в условиях реактора установки "Сульфрен". Концентрация CS2 на входе в реактор была принята Ccs2 = 2 г/нм3 или Pcs2 = 5,895 10 мольн. доли. Была рассчитана конверсия на свежих и засульфатированных образцах катализатора CR и А 2-5 за время контакта 0,7 сек. Полученные результаты представлены в табл. 4.13 и 4.14. Ma рис. 4.2 показана зависимость конверсии CS2 от содержания сульфатов в катализаторах при объемной скорости Vo6. = 1000 ч 1. CR. t = 340 С Рис.4.2

Зависимость конверсии CS2 от содержание сульфата - иона в катализаторах в условиях 1 - го и 2 - го реактора установки Клауса (катализатор CR) и реактора установки "Сульфрен"(катализатор А 2-5). Как видно из рис.2, полная конверсия CS2 на катализаторе CR в условиях 1 - го реактора обеспечивается вплоть до содержания сульфатов 8 мг/г (0,8% мае). Дальнейшее повышение содержания сульфатов в катализаторе, резко снижает конверсию при заданном времени контакта. Мри температуре 240 С и той же обемной скорости (т.е. в условиях 2-го реактора) на свежем катализаторе CR также обеспечивается полная конверсия CS2, но уже при содержании сульфатов 3 мг/г конверсия падает до 50% и при дальнейшем сульфатировании еще более снижается. В условиях проведения "низкотемпературного" процесса Клауса, например на установке "Сульфрен", т.е. при 150 С и объемной скорости 1000 ч" даже на свежем (незасульфатированном) катализаторе А 2-5 достигается максимальная конверсия -32 % и уже при содержании сульфатов 1мг/г она снижается до 20%.

Похожие диссертации на Влияние сульфатации алюмооксидных катализаторов на их активность в реакции гидролиза сероуглерода